La ventilation en rénovation, typologies des rénovations et inventaire des contraintes
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Texte intégral
(2) Typologie des rénovations et inventaire des contraintes – 131115 – Energie+. 2.
(3) Etanchéité à l’air et ventilation. Typologie des rénovations et inventaire des contraintes – 131115 – Energie+. [Source : CSTC- WTCB]. 3.
(4) Pourquoi ventiler ? Pour le confort Respiration nécessaire dans un bâtiment (très) étanche à l’air… Confort hygrothermique. L’air intérieur est plus pollué que l’air extérieur Evacuation des polluants De l’air extérieur : vapeur d’eau, dioxyde de carbone CO2, dioxyde d’azote NO2, particules, ozones O3, radon… Des matériaux : composés organiques volatils COV, formaldéhyde... Des équipements : vapeur d’eau, monoxyde de carbone CO, poussières, particules, ozone, micro-organismes… De l’occupation : vapeur d’eau, dioxyde de carbone CO2, fumée de cigarette, odeurs…. Eviter les dégradations dues à l’humidité Typologie des rénovations et inventaire des contraintes – 131115 – Energie+. 4.
(5) Nombre de pièces par habitation où problèmes. Pourquoi ventiler ? En fonction de l’année de construction (abscisse), nombre moyen de pièces par habitation (ordonnée) présentant de sérieux problèmes de condensation ou de moisissures, habitation située dans des quartiers de logement sociaux. Année de construction Typologie des rénovations et inventaire des contraintes – 131115 – Energie+. 5.
(6) Pourquoi ventiler ?. Typologie des rénovations et inventaire des contraintes – 131115 – Energie+. 6.
(7) Pourquoi ventiler ?. Taux de CO2 mesuré dans une classe dans laquelle la ventilation est uniquement assurée par l’ouverture des fenêtres entre les cours, en comparaison avec le niveau de CO2 maximum recommandé (INT3), qui est de 1.000 ppm. Typologie des rénovations et inventaire des contraintes – 131115 – Energie+. 7.
(8) Comment ventiler ? Les systèmes C et D mettent le bâtiment en légère dépression, ce qui réduit le flux de vapeur d’eau traversant les parois de l’enveloppe (cas en France, où le système C a été directement appliqué en complément de l’isolation thermique par l’intérieur) Typologie des rénovations et inventaire des contraintes – 131115 – Energie+. 8.
(9) Comment ventiler ?. Typologie des rénovations et inventaire des contraintes – 131115 – Energie+. 9.
(10) Comment ventiler ?. Typologie des rénovations et inventaire des contraintes – 131115 – Energie+. 10.
(11) Comment ventiler ?. Typologie des rénovations et inventaire des contraintes – 131115 – Energie+. 11.
(12) Comment ventiler ? Implantation des bouches de pulsion et d’extraction : Rôle important sur la qualité du brassage de l’air d’un local. Typologie des rénovations et inventaire des contraintes – 131115 – Energie+. 12.
(13) Comment ventiler ? Réseau de distribution Gaines de distribution en acier galvanisé, aluminium, inox, matière synthétique (PVC, polyamide) ou en béton Gaines en béton rugosité 1,5 à 2 fois supérieure aux conduits galvanisés ( pertes de charges + ↗) Conduits flexibles à éviter (pertes de charges + ↗) Conduits circulaires ou oblongs (+ légers, + économiques, + faciles et rapides à poser, + hauts, déformables, se prêtent aux changements de direction, bonne étanchéité si double joint) ou rectangulaires (+ lourds, + coûteux, déformables, + de pertes de charge pour un même débit et une même section, étanchéité qui dépend de la qualité de mise en œuvre et des joints) Isolation thermique des conduits pour limiter les pertes thermiques et le risque de condensation Tracé du réseau le plus simple et le plus court possible (un minimum de coudes, de dérivations et de changements de section pour limiter les pertes de charge) Typologie des rénovations et inventaire des contraintes – 131115 – Energie+. 13.
(14) (Dés)avantages des 4 systèmes. Typologie des rénovations et inventaire des contraintes – 131115 – Energie+. 14.
(15) (Dés)avantages des 4 systèmes. Typologie des rénovations et inventaire des contraintes – 131115 – Energie+. 15.
(16) Le projet Réno2020 Appel à projets (RW) « Développement Durable et Réchauffement Climatique » Financé par le Plan Marshall Introduit via le cluster Cap2020 Regroupement des 3 acteurs clés du monde de la construction (Entrepreneurs, Architectes et Producteurs de matériaux) pour promouvoir la construction durable en Wallonie.. Durée initiale : Février 2009 à Janvier 2012 Etendu jusqu’en janvier 2013 Rapport final en cours de relecture. Typologie des rénovations et inventaire des contraintes – 131115 – Energie+. 16.
(17) Le projet Réno2020 Partenaires Maître d’ouvrage : régie communale autonome de Seraing Industriels :. Scientifiques :. Club d’Acteurs Typologie des rénovations et inventaire des contraintes – 131115 – Energie+. 17.
(18) Le projet Réno2020 Le projet a inclus la rénovation performantielle de deux bâtiments résidentiels représentatifs Ferrer 13 : bâtiment d’angle, RDC commercial et 3 niveaux d’appartements Non isolé, en mauvais état, « ventilé » naturellement Etanchéité à l’air médiocre : v50,moyen = 17,4 m³/h.m² Rénovation « exemplaire », avec un budget élevé Installation d’une ventilation double flux avec récupération de chaleur. Molinay 34 : maison ouvrière modeste Mauvais état général, « ventilée » naturellement Etanchéité à l’air plutôt bonne : 5,3 m³/h.m² Rénovation maximale avec un budget plus raisonnable Installation d’une ventilation simple flux. Typologie des rénovations et inventaire des contraintes – 131115 – Energie+. 18.
(19) Ferrer 13 Avant. Typologie des rénovations et inventaire des contraintes – 131115 – Energie+. 19.
(20) Ferrer 13 Après. Umoyen passe de 2,29 W/m²K à 0,56 W/m²K. Typologie des rénovations et inventaire des contraintes – 131115 – Energie+. 20.
(21) Ferrer 13 Etanchéification de l’enveloppe Installation de systèmes (indépendants) de ventilation double flux avec récupération de chaleur (1 par appartement) Bouches d’extraction hygroréglables Typologie des rénovations et inventaire des contraintes – 131115 – Energie+. 21.
(22) Molinay 34 Avant. Typologie des rénovations et inventaire des contraintes – 131115 – Energie+. 22.
(23) Molinay 34 Après. Typologie des rénovations et inventaire des contraintes – 131115 – Energie+. 23.
(24) Rénovation, ventilation et Patrimoine Est-il possible d’améliorer l’impact environnemental de la rénovation des châssis existants, tout en respectant leur valeur patrimoniale ? Si OUI… quelles améliorations appliquées au châssis permettent de réaliser cette rénovation ? La rénovation environnementale sera envisagée selon une démarche globale et complète, intégrant l’évaluation de toutes les performances des châssis. Typologie des rénovations et inventaire des contraintes – 131115 – Energie+. 24.
(25) Choix des châssis Châssis existants représentatifs de la ville de Bruxelles Châssis à valeur patrimoniale (non protégés) choisis en concertation avec la Commission des Monuments & Sites de la RBC. http://www.rfi.fr/actufr/articles/095/article_59185.asp. Double ouvrant. Simple ouvrant. Châssis guillotine. Châssis à petit-bois. Typologie des rénovations et inventaire des contraintes – 131115 – Energie+. Châssis métallique. Bretèche en bois. 25.
(26) Châssis-types étudiés. Typologie des rénovations et inventaire des contraintes – 131115 – Energie+. 26.
(27) Châssis-types étudiés. Typologie des rénovations et inventaire des contraintes – 131115 – Energie+. 27.
(28) Châssis-types étudiés. Typologie des rénovations et inventaire des contraintes – 131115 – Energie+. 28.
(29) Châssis-types étudiés. Typologie des rénovations et inventaire des contraintes – 131115 – Energie+. 29.
(30) Châssis-types étudiés. Typologie des rénovations et inventaire des contraintes – 131115 – Energie+. 30.
(31) Châssis-types étudiés. Typologie des rénovations et inventaire des contraintes – 131115 – Energie+. 31.
(32) Choix des améliorations Définition de 6 améliorations-types à appliquer à chaque châssis existant, en fonction de ses spécificités AM 1. AM 2. AM 3 – AM 4. DV neuf dans feuillure existante. SV feuilleté dans Double châssis intérieur avec SV ou Châssis neuf avec DV Châssis neuf avec TV feuillure existante DV & conservation du châssis existant en remplacement total +isolant +ventil. av. échangeur. Typologie des rénovations et inventaire des contraintes – 131115 – Energie+. AM 5. AM 6 (amélioration complète). 32.
(33) Définition des configurations fictives BUT : objectiver la pertinence des différentes améliorations par la comparaison de leurs performances chiffrées, et ce pour chaque châssis-type Fixer un cadre de travail : définition d’hypothèses par la création d’environnements intérieur et extérieur fictifs mais représentatifs de la réalité en conditions extrêmes. Séjour. Cuisine Salle-de-bains. 2 situations extérieures. 4 utilisations de local. Chambre. Châssis au NORD dans une rue calme et ombragée. Typologie des rénovations et inventaire des contraintes – 131115 – Energie+. Châssis au SUD dans une rue bruyante et ensoleillée. 33.
(34) Etude d’une configuration 1 des 4 utilisations de local 1 des 2 situations extérieures. Châssis-type existant dans son local. Châssis-type existant dans 1 des 8 configurations Perf. hygrométriques. Perf. Perf. lumineuses acoustiques. Qualité d’air intérieur Surchauffe Perf. thermiques. devient la configuration. Typologie des rénovations et inventaire des contraintes – 131115 – Energie+. Perf. esthétiques & patrimoniales Perf. techniques. Châssis-type amélioré dans la même configuration. Perf. économiques. COMPARAISON. 34.
(35) Indice de QAI : taux de CO2 Initialement, sans occupation [CO2] identique à l’air extérieur Bruxelles : 400 ppm Dégagement par les occupants suivant leur niveau d’activité Au repos : 10 litres de CO2 par heure et par personne Au travail léger : 20 litres de CO2 par heure et par personne Augmentation du taux de CO2 Renouvellement de l’air selon un certain débit Dans les cas EXISTANTS : débit d’in-exfiltration par l’inétanchéité du châssis Dans les cas AMÉLIORÉS : débits normatifs de ventilation hygiénique Diminution du taux de CO2. Taux de CO2 final Valeur limite de référence en résidentiel : maximum 1500 ppm Taux acceptable souvent rencontré : de 3 000 à 5 000 ppm (en fin de nuit dans une chambre). Typologie des rénovations et inventaire des contraintes – 131115 – Energie+. 35.
(36) Etanchéité à l’air du châssis mesurée in situ. Mesure de la pression extérieure. Ventilateur créant la dépression (dans ce cas) dans le local. Film étanche à l’air fixé sur l’ébrasement intérieur. Typologie des rénovations et inventaire des contraintes – 131115 – Energie+. Différences de pression par rapport à l’intérieur. 36.
(37) Etanchéité à l’air du châssis mesurée in situ Débit de fuite à 50 Pa mesuré in situ Réf. en neuf 4 m³/h 54 m³/h 64 m³/h 60 m³/h 88 m³/h 117 m³/h² 74 m³/h. Typologie des rénovations et inventaire des contraintes – 131115 – Energie+. 37.
(38) Conclusions "qualité d’air intérieur" Toutes les améliorations permettent d’obtenir une qualité d’air intérieure excellente, et ce grâce à la ventilation hygiénique. Pour les châssis existants (hormis le châssis métallique trop peu étanche), il sera nécessaire d’ouvrir la fenêtre avant le terme de l’occupation, afin d’abaisser le taux de CO2 sous le seuil de référence de 1500 ppm. Une ventilation hygiénique est donc indispensable pour garantir une bonne qualité d’air tout au long de l’occupation du local. Cela renforce la pertinence de l’hypothèse appliquée à toutes les améliorations (installation d’un système de ventilation hygiénique).. Typologie des rénovations et inventaire des contraintes – 131115 – Energie+. 38.
(39) DIMINUTION du contenu en eau de l’air du local. Performances hygrométriques (contenu en eau) Contenu en eau initial en fonction des conditions initiales de température et d’humidité relative du local SANS ventilation hygiénique Cas EXISTANTS définis par le débit d’in-exfiltration mesuré in situ. AVEC ventilation hygiénique Cas AMÉLIORÉS définis par le débit normatif dépendant du local (fonction et surface). sdb : EXFILTRATION due à l’inétanchéité du châssis existant. sdb : VENTILATION + EXFILTRATION due au système de ventilation et à l’inétanchéité du châssis existant dans certaines configurations. Phénomène 1. DIFFUSION au travers du mur n’abaissant pratiquement pas l’HR & pas de condensation interne CONDENSATION SUPERFICIELLE ? Si oui, sur une surface froide = LE VITRAGE. Phénomène 3. Typologie des rénovations et inventaire des contraintes – 131115 – Energie+. Phénomène 2. CONDENSATION SUPERFICIELLE ? Si oui, sur une surface froide = LE MUR EXTÉRIEUR. 39.
(40) Diagramme de Mollier (sans ventilation) Pour le châssis double ouvrant existant. Condensation superficielle sur surface froide dont la T° est inférieure à 14,2°C Condensation superficielle sur le simple vitrage (Tjanvier=8,65°C). Conditions de départ en T° et HR (sdb) Exfiltration. À 8,65 °C, le contenu en eau dans l’air descend à 6,96 g d’eau par kg d’air sec. Typologie des rénovations et inventaire des contraintes – 131115 – Energie+. 40.
(41) Salle de bain sans ventilation. SC 1. Sans ventilation Unités. Vitrage. EXISTANT simple vitrage. Mur extérieur. non isolé. HR initiale. %. 64,0. Température consigne. °C. 23. oui/non. non. %. 59,8. HR moyenne résultante Exfiltration + diffusion par le mur extérieur Condensation sur le mur extérieur ?. |. HR initiale Température consigne. Ventilation + exfiltration + diffusion oui/non. non. %. 59,7. HR moyenne résultante. LOC 4. Mur extérieur. Ventilation + exfiltration. Effet exfiltration Condensation sur le mur extérieur ?. Vitrage. Exfiltration. + diffusion mur Ventilation + exfiltration + diffusion + condensation sur vitrage Condensation oui/non non sur le mur extérieur ? Condensation oui/non 479 g/an (il y a condensation SALLE DE BAIN sur le simple vitrage d'octobre à avril). Typologie des rénovations et inventaire des contraintes – 131115 – Energie+ HR moyenne résultante. %. 52,7. 41.
(42) Diagramme de Mollier (avec ventilation) Pour le châssis double ouvrant amélioré. Condensation superficielle sur surface froide dont la T° est inférieure à 10,75°C Pas de condensation superficielle. Conditions de départ en T° et HR (sdb) VENTILATION + exfiltration. Aucune surface (vitrage amélioré ou mur) ne descend sous une T° de 10,75°C. Typologie des rénovations et inventaire des contraintes – 131115 – Energie+. 42.
(43) Salle de bain avec ventilation. SC 1. Avec ventilation Unités. Vitrage. AM 1 à AM 5 et AM 7. AM 6. double vitrage. triple vitrage. non isolé. isolé. Mur extérieur HR initiale. %. 64,0. 64,0. Température consigne. °C. 23. 23. oui/non. non. non. %. 45,5. 45,5. Effet exfiltration Condensation sur le mur extérieur ? HR moyenne résultante Exfiltration + diffusion par le mur extérieur Condensation sur le mur extérieur ?. Ventilation + exfiltration + diffusion par le mur extérieur. HR moyenne résultante. oui/non. non. non. %. 45,4. 45,4. Exfiltration. + diffusion mur + condensation sur vitrage Condensation oui/non sur le mur extérieur ? Condensation oui/non SALLE DE BAIN sur le simple vitrage. LOC 4. |. Ventilation + exfiltration + diffusion par le mur extérieur + condensation sur le vitrage non. non. non. non. 45,4. 45,4. Typologie des rénovations et inventaire des contraintes – 131115 – Energie+ HR moyenne résultante. %. 43.
(44) Evolution du contenu en eau Châssis double ouvrant dans la salle-de-bains. Typologie des rénovations et inventaire des contraintes – 131115 – Energie+. 44.
(45) Evolution du contenu en eau Châssis double ouvrant dans la salle-de-bains Proportion Châssis – Local. Châssis dans une salle de bain Cas de figure SCx_SEy_LOC4 (peu importe l’orientation). Hygrométrie Condensation sur le vitrage & humidité relative finale. SC3 Châssis à guillotine. SC2 Simple ouvrant & imposte fixe. SC1 Double ouvrant & imposte fixe. [g/an – %]. EXIST. 1. Double V châssis exist.. 2. Simple V feuilleté châssis exist.. 3. Double châssis int. – Simple V.. 4. Double châssis int. Double V.. 5. Châssis neuf double V.. 6. Châssis neuf triple V.. 479. non. non. non. non. non. non. 52.7. 45.4. 45.4. 45.4. 45.4. 45.4. 45.4. 315. non. non. non. non. non. non. 52.0. 45.4. 45.4. 45.4. 45.4. 45.4. 45.4. non. non. non. /. /. 973. SC4 Châssis à petits-bois. 361. 45.4. 45.4. 45.4. non. non. non. non. /. SC5 Châssis métallique sur le vitrage. /. /. /. /. 480. /. 45.4. 45.4. 45.4. 45.4. 45.4. 136. non. non. non. non. 136. 44.2. 45.4. 45.4. 45.4. 45.4. 44.2. /. /. /. 2406. non. non. non. non. non. 53.6. 52.3. 52.3. 52.3. 52.3. 52.3. < 100 g/an. 45.4. /. 49.6. B. 45.4. non. /. 51.0. SC6 Bretèche en bois Pas de condensation. /. 45.4. LEGENDE d’eau condensant sur le vitrage Typologie des| Quantité rénovations et inventaire des contraintes – 131115 – Energie+ A. 8. Survitrage. non. / 53.8. 7. Double V mince châssis existant. C. < 500 g/an. D. > 500 g/an. /. Amél. non envisagée. 50.4. /. 45.
(46) Conclusions "hygrométriques" Pratiquement toutes les améliorations permettent d’éviter la condensation superficielle apparaissant dans l’existant, et ce grâce à la ventilation hygiénique. Pour les configurations améliorées, la paroi froide devient le mur extérieur : on n’y observe aucune condensation superficielle (mur 36 cm en briques). Pour le châssis-type métallique, la paroi froide est le profilé métallique en lui-même : si l’on conserve le châssis existant (AM 2 & AM 7), de la condensation superficielle risque d’apparaître sur le profilé métallique, et ce uniquement dans les locaux à plus forte production de vapeur d’eau (salle-debains & cuisine).. Typologie des rénovations et inventaire des contraintes – 131115 – Energie+. 46.
(47) Conclusions "hygrométriques" On n’observe jamais de condensation interne dans l’épaisseur du mur : La diffusion à travers le mur n’abaisse pratiquement pas le contenu en eau de l’air. L’isolation intérieure (8 cm) n’engendre pas de condensation interne derrière elle.. Typologie des rénovations et inventaire des contraintes – 131115 – Energie+. 47.
(48) Plus d’infos…. Guides pratiques pour architectes (en cours de mise à jour), téléchargeables depuis http://energie.wallonie.be Typologie des rénovations et inventaire des contraintes – 131115 – Energie+. 48.
(49) Merci de votre bonne attention… Jean-Marie HAUGLUSTAINE ULg – FS – DSGE – EnergySuD Avenue de Longwy 185 B – 6700 ARLON +32 (0) 4 366 94 83 +32 (0) 63 23 09 00 jmhauglustaine@ulg.ac.be. Stéphane MONFILS ULg – FS – DSGE – EnergySuD Rue de Pitteurs (Bât. L3) B – 4020 LIEGE 2 +32 (0) 4 366 92 05 stephane.monfils@ulg.ac.be. Fax : +32 (0) 4 366 95 37 URL : www.EnergySuD.ulg.ac.be Typologie des rénovations et inventaire des contraintes – 131115 – Energie+. 49.
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